表面增强拉曼散射(SERS)衬底的研究及应用.pdfVIP

第33卷，第6期 光谱学与光谱分析 2 01 and Analysis June，2013 3年6月 SpectroscopySpectral 表面增强拉曼散射(SERS)衬底的研究及应用 董前民，杨艳敏，梁 培，李晓艳，王 乐 中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州310018 enhancedRaman 摘要表面增强拉曼散射(sudace scattering，SERS)是通过吸附在粗糙金属表面或金属 纳米结构上的分子与金属表面发生的等离子共振(SPR)相互作用而引起的拉曼散射增强现象，是一种高灵 敏的探测界面特性和分子问相互作用的光谱手段。文章归纳总结了近年来常用的SERS衬底的制备方法(溶 in method) 液中的金属溶胶(MNPs 监测和生物医学应用上的必威体育精装版国内外研究动态。目前已经能够实现增强因子高、可靠性好、重现性强的 SERS衬底的可控制备，表明SERS可以作为一种高性能的分析探测工具，充分实现其潜在应用价值。 关键词表面增强拉曼散射(SERS)；金属纳米颗粒；纳米光刻；自组装 中图分类号：0657．3文献标识码：A (SERS)。 引 言 20世纪80年代初建立了基于表面等离子体共振和化学 表面增强拉曼散射是通过吸附在金属纳米结构表面上的 netic transfer， mechanism，EM)和电荷转移增强机理(charge 分子与金属表面发生的等离子共振(sPR)相互作用而引起的CT)两种，两者在SERS中的贡献针对不同的体系而有所不 拉曼散射强度增强的现象，是一种非常有效的检测拉曼信号 同。电磁场增强是物理增强机理，主要考虑金属表面局域电 的技术，在光谱分析、生物传感等领域有着广泛的应用。 场的增强；电荷转移是化学增强机理，主要考虑金属与分子 SERS信号的增强很大程度上取决于SERS衬底的形状、尺 间的化学作用所导致的极化率改变。但是目前，无论是在理 寸以及衬底与探测分子之间的吸附特性。一般SERS增强因论还是实验上，电磁场增强机理比电荷转移机理较为成熟和 子的平均值约为106，但是在纳米粒子的间隙位置和尖锐突 被普遍接受。 起外表面，局部增强可达到10¨[13。SERS衬底的制备已成20世纪80年代中期，人们对SERS的研究从对这一现 为该领域的研究热点。本文综述了各种常用的SERs衬底的象的基础理解转移到有广阔前景的分析应用上来。1997年从 制备方法、特性及其在生物医学和环境检测领域的应用。 单分子中观察到SERS光谱，是SERS领域的一个重要里程 碑。单分子检测[4]把SERS提高到了一种极限检测技术水 1发展简介 平。SERS区别于其他相关单分子检测方法的一个最大特点 就是拉曼散射信号包含分析物的振动信息，使得它相对于荧 1974年，Fleischmann等报道了在粗糙的Ag电极上电 光光谱等具有更高的特异性。 化学吸附聚乙烯吡略烷酮(PVP)分子，获得了高信噪比的拉 曼光谱，并把拉曼信号的增强归结于电化学粗糙的Ag电极 2 SERS衬底 面积的增加。1977年，有VanDuyne和Campion两个课题组 分别独立证明了获得的拉曼散射信号强度超出了粗糙化过程